5 materiais metálicos para impressão 3D

Este artigo apresentará 5 pós metálicos para impressão 3D em metal. São ligas de alumínio , ligas de magnésio , aço inoxidável , ligas de alta temperatura , e ligas de titânio .

O que é tecnologia de impressão 3D?

Impressão 3D é uma espécie de prototipagem rápida tecnologia, que é uma tecnologia que usa matérias-primas para empilhar camada por camada para completar a fabricação de modelos sólidos tridimensionais. Baseia-se em arquivos de modelos digitais e usa materiais ligáveis ​​(como plástico ou metal em pó, etc.) para construir objetos tridimensionais por impressão camada por camada.

As aplicações da tecnologia de impressão 3D

A impressão 3D geralmente usa impressoras de material de tecnologia digital. É usado para fazer modelos nas áreas de fabricação de moldes, design industrial e assim por diante. Com o desenvolvimento e maturidade da tecnologia, foi gradativamente utilizado na fabricação direta de alguns produtos ou componentes. A tecnologia de impressão 3D já desempenha um papel em calçados, design industrial, joalheria, médico, automotivo, aeroespacial, educação, arquitetura, engenharia civil e muitos outros.

Sobre a impressão 3D em metal

Nos últimos anos, a impressão 3D de metal foi considerada a principal direção de desenvolvimento da futura indústria de manufatura, e sua velocidade de desenvolvimento excedeu em muito a impressão 3D não metálica. Como base material da impressão em metal, os materiais em pó metálico também são um importante ponto de avanço no desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D. Para a pesquisa sobre os tipos de materiais em pó metálico, existem atualmente cinco materiais em pó metálico:liga de titânio, liga de alumínio, liga de magnésio, superliga e aço inoxidável.

1. Liga de titânio

As ligas de titânio têm as vantagens de alta resistência, alta resistência térmica, boa resistência à corrosão, bom desempenho em baixa temperatura e alta atividade química, e são amplamente utilizadas em equipamentos esportivos, indústria química, indústria nuclear, equipamentos médicos, aeroespacial e outros campos . Atualmente, muitos países perceberam a importância dos materiais de liga de titânio.

A liga de titânio é um novo material estrutural importante usado na indústria aeroespacial. A liga de titânio é usada principalmente para fabricar componentes de compressores de motores de aeronaves, seguidos por foguetes, mísseis e peças estruturais de aeronaves de alta velocidade.

As peças de liga de titânio fabricadas por técnicas tradicionais de forjamento e fundição têm sido amplamente utilizadas em campos de alta tecnologia.

No processo de corte, o coeficiente de deformação da liga de titânio é pequeno, a temperatura de corte é alta, a ferramenta é fácil de usar e a força de corte por unidade de área é grande. Juntamente com a baixa resistência ao desgaste e o baixo desempenho do processo das ligas de titânio, a usinagem de ligas de titânio é muito difícil e o processo de produção é complicado. E as ligas de titânio são muito fáceis de absorver impurezas como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e carbono durante o trabalho a quente.

Portanto, se os métodos tradicionais de forjamento e fundição são usados ​​para produzir peças de liga de titânio, o custo é alto, a taxa de utilização do material é baixa, o processamento é difícil e o processo de produção é complicado. Devido a essas dificuldades, a aplicação generalizada de ligas de titânio tem sido dificultada.

Com o desenvolvimento da sociedade, o uso da tecnologia de impressão 3D de metal pode resolver os problemas acima, então a tecnologia 3D se tornou uma nova tecnologia para a fabricação direta de peças de liga de titânio nos últimos anos.

2. Liga de alumínio

A liga de alumínio possui excelentes propriedades físicas, químicas e mecânicas, como alta resistência específica, leveza, boa fluidez, forte capacidade de preenchimento do molde, boa resistência à corrosão, baixo ponto de fusão, boas propriedades de fundição e trabalhabilidade plástica. É amplamente utilizado na indústria aeroespacial, indústria naval, indústria química, embalagens metálicas, construção, indústrias eletromecânicas e de necessidades diárias.

No entanto, na fusão seletiva a laser, as características da própria liga de alumínio dificultam a fabricação. Atualmente, na fusão seletiva a laser, ainda existem problemas como oxidação, tensão residual, defeitos de poros e densidade na liga de alumínio.

3. Liga de magnésio

As ligas de magnésio são caracterizadas por baixa densidade, boa dissipação de calor, alta resistência, grande módulo de elasticidade, boa absorção de choque, maior capacidade de carga de impacto do que as ligas de alumínio e boa resistência à corrosão de orgânicos e álcalis. Usado principalmente na aviação, aeroespacial, transporte, indústria química, foguetes e outros campos. Além disso, em muitos campos de aplicação, as ligas de magnésio têm potencial para substituir as ligas de aço e alumínio.

Na fusão seletiva a laser, a formação de ligas de magnésio tem maior dureza e resistência do que a fundição.

4. Aço inoxidável

Devido à boa resistência à corrosão do próprio aço inoxidável, o aço inoxidável ainda pode manter suas excelentes propriedades físicas e mecânicas em altas temperaturas. Além disso, o pó apresenta boa conformabilidade, processo de preparação simples e baixo custo. Portanto, no campo da impressão 3D, o aço inoxidável também é amplamente utilizado.

Atualmente, a pesquisa sobre fusão seletiva a laser de aço inoxidável se concentra principalmente no aumento da resistência e na redução da porosidade.

5. Ligas de alta temperatura

As ligas de alta temperatura referem-se a uma classe de materiais metálicos à base de ferro, níquel e cobalto que podem funcionar por muito tempo em altas temperaturas acima de 600 ° C e sob certas tensões. Possui excelente resistência a altas temperaturas, boa resistência à oxidação e resistência à corrosão a quente, boas propriedades de fadiga, tenacidade à fratura e outras propriedades. Usado principalmente na indústria aeroespacial, energia e assim por diante.

A integridade da superfície usinada de ligas de alta temperatura desempenha um papel muito importante em seu desempenho. No entanto, ligas de alta temperatura são materiais típicos de difícil usinagem, e problemas como baixa qualidade da superfície usinada e quebra severa da ferramenta ocorrem frequentemente durante o processo de usinagem. Isso se deve à alta dureza do item micro-reforçado, endurecimento de trabalho severo, alta resistência à tensão de cisalhamento e baixa condutividade térmica e altas forças de corte e temperaturas de corte na área de corte.

Com o desenvolvimento da sociedade, a tecnologia de impressão 3D tornou-se um novo método para resolver o gargalo técnico na formação de ligas de alta temperatura.

Conclusão

A tecnologia de impressão 3D em pó de metal alcançou certos resultados, mas as limitações dos materiais de impressão afetarão o desenvolvimento da tecnologia de impressão 3D. Embora muitos tipos de materiais metálicos de impressão 3D sejam adequados para uso industrial hoje, apenas materiais especializados em pó metálico podem atender aos requisitos de produção.

No que diz respeito ao desenvolvimento de materiais metálicos de impressão 3D, também é necessário fortalecer a pesquisa sobre a relação entre estrutura e propriedades do material com base nos materiais existentes, otimizar os parâmetros do processo de acordo com as propriedades dos materiais, aumentar a velocidade de impressão e reduzir a porosidade e o oxigênio conteúdo e melhorar a qualidade da superfície. Ao mesmo tempo, novos materiais precisam ser desenvolvidos para torná-los adequados para impressão 3D.